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A IMPORTÂNCIA DA TEXTURA NO RESTAURO DE SUPERFÍCIES DE

BETÃO À VISTA

J. MIRANDA

Doutoranda

CEris/ICIST, UTAD

Lisboa; Portugal

[email protected]

J. VALENÇA

Investigador

CEris/ICIST, IST

Lisboa; Portugal

[email protected]

oa.pt

H. COSTA

Professor Adjunto

CEris/ICIST, ISEC

Coimbra; Portugal

[email protected]

E. JÚLIO

Professor Catedrático

CEris/ICIST, IST

Lisboa; Portugal

[email protected]

boa.pt

RESUMO

Em estruturas em betão aparente, para além dos requisitos de compatibilidade mecânica entre a argamassa de

reparação e o betão do substrato, é necessário assegurar ainda compatibilidade cromática. Contudo, em muitos

casos, esta não depende exclusivamente da afinação da cor entre os dois materiais, sendo fortemente influenciada

pela diferença entre as texturas da superfície reparada e da superfície original na vizinhança desta. Neste artigo, é

apresentado um estudo sobre a influência da textura na cor do restauro de superfícies de betão à vista e é

proposta a primeira versão de um método de restauro, desde a caracterização da textura de superfícies de betão,

passando pela produção de cofragens personalizadas, até à aplicação da argamassa de restauro.

1. INTRODUÇÃO

As intervenções sobre o património construído devem ser realizadas obedecendo a critérios universalmente

aceites e salvaguardados em documentos técnicos reconhecidos, e.g. as cartas internacionais do ICOMOS. A

componente estética desempenha um papel importante, tornando-se fundamental no que diz respeito ao

Património em Betão. Actualmente, o betão permite criar diversas formas e procura, para além das capacidades

estruturais e construtivas, despertar os nossos sentidos perante a sua camada superficial. É possível criar texturas

distintas, e.g, com a utilização de cofragem ou tratamentos químicos personalizados, resultando em acabamentos

que realçam e valorizam as características mais atractivas do material, e cujo projecto assume os elementos

estruturais quase como um objecto escultórico e uniforme. Esta flexibilidade identifica o betão como um dos

materiais mais atractivos do mercado a nível arquitectónico e estrutural. A aparência de uma construção depende

também da posição do observador, da velocidade de observação, do tipo de luz e da textura dos materiais.

Importa também referir que o grau de detalhe e de distinção de diferentes texturas depende da distância

observador-objecto. Assim, para uma textura rugosa, quanto mais perto o observador se encontra da superfície,

mais escura é a percepção da cor, influenciada pelas sombras provocadas pela rugosidade. Por outro lado, quanto

mais lisa for a superfície mais real é a percepção da cor [1].

A superfície de qualquer material deve ser adequada ao tipo de função que exerce, por isso, a importância do estudo

do acabamento superficial aumenta à medida que crescem as exigências de qualidade dos produtos. No caso de

estruturas em betão à vista, para além dos requisitos de compatibilidade mecânica entre a argamassa de reparação e

o betão do substrato, é necessário assegurar ainda compatibilidade cromática. Contudo, em muitos casos, esta não

depende exclusivamente da afinação da cor entre os dois materiais, sendo fortemente influenciada pela diferença

entre as texturas da superfície reparada e da superfície original na vizinhança desta. Uma intervenção sem esta

preocupação adicional, ainda que correcta do ponto de vista mecânico, estrutural e de durabilidade, pode constituir

por si só uma nova anomalia, bastante grave do ponto de vista estético, atendendo ao grande impacto visual que as

reparações pontuais (patch-repair) têm nas construções, mesmo quando bem executadas e em número reduzido.

Miranda et al., A Importância da Textura no Restauro de Superfícies de Betão à Vista

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Neste artigo, é apresentado um estudo sobre a influência da textura no restauro de superfícies de betão à vista,

inserido numa investigação que complementa um estudo anterior sobre a influência da cor, e é proposto um

método de restauro, desde a caracterização da textura de superfícies de betão, passando pela produção de

cofragens personalizadas, até à aplicação da argamassa de restauro. Primeiramente, é utilizado um rugosímetro

laser para medição da textura. Seguidamente, são estudadas técnicas de reprodução da textura do substrato. Por

fim, apresentam-se as principais conclusões do estudo efectuado.

2. PARAMÊTROS E TÉCNICAS DE AVALIAÇÃO

2.1 Textura e rugosidade

O estudo de texturas na construção civil tem sido desenvolvido dada a possibilidade de associar às superfícies

diferentes efeitos estéticos. Neste âmbito, existe uma bibliografia extensa acerca de argamassas tradicionais com

inúmeras opções de texturas e tons de cor que, além dos efeitos decorativos, proporcionam também a ocultação

de imperfeições nas superfícies. A variação da textura pode também alterar a forma de percepção de determinada

mensagem visual, o que pode implicar uma maior ou menor envolvência do receptor face à mensagem

transmitida. De facto, as formas e suas distribuições, variando entre o liso e o muito rugoso, conferem tactilidade

às superfícies, acentuando determinados aspectos em detrimento de outros.

A rugosidade é um conjunto de informações, conhecidas como irregularidades, presentes na superfície de um

material, e encontra-se presente na superfície física de uma textura, sendo diferenciada pelas dimensões das

saliências existentes e a sua distribuição. A medição da rugosidade de uma superfície pode ser realizada a partir

de imagens de corte de perfil, bem como através de aparelhos electrónicos tais como rugosimetros, microscópios

de laser-scanning [2][3]. Dependendo da resolução do equipamento de medição, a superfície efectiva estará mais

ou menos próxima da real [4]. A classificação da rugosidade de superfícies a partir deste tipo de medição está

bem definida, contando com padrões estabelecidos e normas técnicas. Os vários princípios de medição

apresentam faixas de medição e resolução características. Os equipamentos de medição são classificados em três

classes básicas, tendo em consideração a medição do erro: de forma; de ondulação; ou de rugosidade. As texturas

com ondulações, rugosidades e erro de forma são apresentadas na Fig. Figura 1.

2.2 Sistemas de medição de rugosidade

A medição da rugosidade pode ser realizada visualmente através de comparação com superfícies padrão com

parâmetros de rugosidade conhecidos. Porém, este método qualitativo é pouco preciso e susceptível ao erro

humano. Os métodos mais adequados e precisos para a medição de rugosidade implicam a utilização de laser

(rugosímetro laser, laser-scanning). A medida da rugosidade apresenta como padrão o Sistema M ou sistema da

linha média, sendo todas as grandezas definidas a partir do conceito de linha média [5]. Neste caso, linha média

é definida como a linha paralela à forma do perfil, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendidas

entre ela e o perfil efectivo, seja igual à soma das áreas inferiores (ver Fig. Figura 2).

Superfície

Rugosidade

Ondulação

Erro de forma

Superfície efectiva

Comprim. de amostragem, le

Linhamédia

Figura 1: Elemento que compõem uma superfície [5] Figura 2: Sistema de linha média [6]

Existem vários parâmetros que podem ser utilizados na descrição da rugosidade de uma superfície. A selecção

do parâmetro a utilizar está relacionado com o objectivo da medição. Uma análise da classificação de parâmetros


3

de rugosidade em diversas normas técnicas e catálogos de fabricantes de equipamentos permitem agrupar os

parâmetros segundo as suas características: (1) parâmetros de rugosidade ou amplitude; (2) parâmetros de

ondulação ou espaçamento; (3) parâmetros híbridos; e (4) parâmetros estatísticos [7]. Os parâmetros de

rugosidade ou amplitude caracterizam o perfil de medição quanto à grandeza de altura ou amplitude, a qual é

expressa em unidade de comprimento, usualmente micrómetro (μm), ou seja, estão relacionados com as

características verticais e horizontais dos desvios da superfície. Os parâmetros híbridos são uma combinação de

ambos, e os parâmetros estatísticos são parâmetros de textura, tratados como conjuntos estatísticos de dados.

2.3 Avaliação colorimétrica

A colorimetria é uma técnica que possibilita expressar as cores de forma precisa e quantitativa. Uma avaliação

colorimétrica permite descrever numericamente cada elemento da composição de uma cor. Habitualmente, são

utilizados equipamentos específicos como colorímetros ou espectrofotómetros e as medições são expressas no sistema

CIELab [8]. O CIELab baseia-se num sistema de coordenadas tridimensional L*a*b*, onde: (1) o parâmetro L*,

designado de luminosidade ou brilho, mede a luminosidade (i.e. define a escala cinza, entre o branco e o preto) e varia

entre 100, para o branco nominal, e zero, para o preto. Este parâmetro influencia a percepção visual de uma superfície

e traduz a capacidade de esta emitir mais ou menos luz; (2) os parâmetros a* e b* são coordenadas de cromaticidade,

sendo que a* representa a tendência de verde-vermelho, e b* a tendência de azul-amarelo.

O processamento de imagem permite, igualmente, realizar a medição de cor em superfícies. Os resultados podem

ser apresentados em vários sistemas de referência, habitualmente, o RGB ou o CIELab. Neste caso a

discretização é elevada (o pixel), podendo considerar-se uma avaliação contínua da cor. É também essencial

calibrar a camara e adquirir as imagens em condições de luz controlada [9].

A partir do sistema CIELab é possível analisar diferenças de cor entre duas amostras, utilizando-se a colorimetria

diferencial. A diferença colorimétrica (ΔE*) de uma amostra em relação a uma amostra padrão é calculada

através da Equação (1) [10]:

(ΔE*) = √ ((ΔL*)2 + (Δa*)

2 + (Δb*)

2 ) (1)

onde: Δi* = (i*amostra − i*padrão), para i = L*, a* e b*.

A colorimetria diferencial permite verificar os níveis de percepção do olho humano para diferentes diferenças

colorimétricas, conforme a Tabela 1 [8]. De uma maneira geral, aceita-se que o olho humano não tem capacidade

para perceber diferenças colorimétricas inferiores a 1 [10].

Tabela 1 - Níveis de percepção das diferenças colorimétricas [10]

Diferenças colorimétricas (ΔE*) Classificação

< 0,2 impercetível

0,2 a 0,5 muito pequena

0,5 a 1,5 pequena

1,5 a 3,0 distinguível

3,0 a 6,0 facilmente distinguível

6,0 a 12,0 grande

>12,0 muito grande

3. ENSAIOS DE VALIDAÇÃO

3.1 Produção e caracterização da argamassa

Foi produzida uma argamassa de reparação branca de acordo com a norma EN 1015-2:1998 [11], considerando

as seguintes etapas: (1) definição da composição da argamassa; (2) pesagem dos materiais; (3) homogeneização


4

dos materiais a seco durante 2 minutos na misturadora; (4) adição de água; (5) misturar durante 2 minutos e 15

segundos. A argamassa foi caracterizada através de ensaios em estado fresco e em estado endurecido. No estado

fresco foi avaliada a consistência por espalhamento [12][12] e o teor de ar [13]. Para caracterizar a argamassa no

estado endurecido foram produzidos três provetes prismáticos, de dimensões 160x40x40 mm3, e avaliada a

resistência à flexão e à compressão aos 28 dias [14]. A Tabela 2 resume os resultados obtidos nos ensaios

referidos. Os resultados obtidos foram coerentes com os respetivos valores-alvo definidos na especificação

inicial da argamassa, quer em termos de consistência e teor de ar, quer em termos de resistência mecânica.

Tabela 2 - Resistências médias aos 28 dias.

Espalhamento

(cm)

Teor de ar

(%) Resistência [N/mm

2]

Flexão Compressão

11.5 5 9.6 50.7

3.2 Descrição dos provetes

Com o objectivo de estudar a relação entre diferentes texturas e a percepção da cor em superfícies de argamassas

de reparação, foram produzidos provetes com a argamassa branca referida na secção anterior (Secção 0) com

dimensões de 200×200×30 mm3, e seis acabamentos distintos. Os diferentes acabamentos foram produzidos com

recurso a borrachas com diferentes texturas, inseridas em moldes de madeira, enchendo-os com a argamassa e

realizando uma compactação por compressão manual. Os provetes foram desmoldados aos 2 dias de idade e a

sua cura realizada em laboratório à temperatura e humidade ambiente. Os vários acabamentos superficiais

induzidos resultaram nas seguintes texturas: Ls, superfície lisa (Fig.3); Cp, superfície com acabamento em

chapisco (Fig.Figura 4); Md1 e Md2, superfícies com acabamento em madeira (Figura 5-Figura 6); Esp,

superfície com acabamento à esponja (Fig.Figura 7); e Sl, superfície livre com acabamento à talocha metálica

(Fig.Figura 8).

Figura 3: Superfície lisa (Ls)

Figura 4: Superfície em chapisco (Cp)

Figura 5: Superfície em madeira (Md1)

Figura 6: Superfície em madeira (Md2)


5

Figura 7: Superfície à esponja (Esp)

Figura 8: Superfície livre (Sl)

3.3 Caracterização da rugosidade

A caracterização das seis texturas foi realizada com o Rugosímetro Laser 2D-LRA, utilizando um laser com

10μm de precisão e uma resolução entre 30mm e 50mm [3]. Para cada textura foram registados dez perfis de

rugosidade e os dados processados no programa Surftex [3]. Durante a medição, os provetes foram colocados

perpendicularmente ao laser, o qual percorreu a superfície dos provetes numa distância de 150mm. Em trabalhos

anteriores, realizados no âmbito do estudo de ligações betão-betão, e com objectivo de avaliar a relação estre a

rugosidade das superfícies de ligação e a sua resistência ao corte, foram considerados 12 parâmetros de

rugosidade [3]: (1) rugosidade média, Ra; (2) altura média pico-vale, Rz (DIN); (3) altura máxima pico-vale,

Rmax; (4) média da terceira altura pico-vale mais elevada, R3z; (5) máximo da terceira altura pico-vale mais

elevada, R3zmax; (6) altura dos dez pontos, Rz (ISO); (7) altura total da rugosidade, Ry; (8) valor quadrático

médio da altura do perfil (RMS), Rq; (9) altura média do pico, Rpm; (10) altura máxima do pico, Rp; (11)

profundidade média do vale, Rvm; e (12) profundidade máxima do vale, Rv.

3.4 Análise colorimétrica

A análise colorimétrica foi realizada de acordo com as recomendações da norma ASTM D 2244/84 [15],

utilizando um espectrofotómetro TECHKON, tendo sido realizadas 16 medições por superfície. As medições

foram realizadas utilizando-se o sistema L*a*b*. A fonte de iluminação foi a D65 (iluminante com distribuição

espectral típica da luz do dia, branco azulado de 6504K) e o ângulo do observador fixado em 10º [16]. Foi

também realizada a medição de cor na superfície dos provetes através de processamento de imagem,

considerando toda a superfície dos provetes e convertendo os valores RGB para o sistema CIELab [17].

4. RESULTADOS

4.1 Parâmetros de rugosidade

Na Tabela 3 encontram-se os 12 parâmetros de rugosidade determinados de acordo com o exposto na Secção 0

[18] para cada uma das superfícies consideradas. Os valores, expressos graficamente na Figura 9, permitem

identificar os parâmetros que melhor diferenciam as superfícies analisadas em termos de rugosidade. De uma

forma geral, os parâmetros entre as superfícies com acabamento à esponja (Esp) e contra cofragem de madeira

(Md1), e entre os acabamentos contra cofragem de madeira (Md2) e de chapisco (Ch), apresentam valores

próximos, que dificultam a classificação das superfícies mais rugosa entre estes pares de superfícies. Os

parâmetros que melhor permitem diferenciar as superfícies são: altura total da rugosidade (Ry); altura dos dez

pontos (Rz(ISO)); altura máxima pico-vale (Rmax); e máximo da terceira altura pico-vale mais elevada (R3zmax).

A análise visual está de acordo com a evolução dos parâmetros de rugosidade obtidos, podendo as superfícies

serem ordenadas, da menos rugosa para a mais rugosa, da seguinte forma: lisa (Ls); com acabamento à esponja

(Esp); com acabamento em madeira (Md1); com acabamento em madeira (Md2); e com acabamento em chapisco

(Ch).


6

Tabela 3 - Parâmetros de Rugosidade [valores médios (mm)]

Textura Ra Rz(DIN) Rmax R3z R3zmax Rz(ISO) Ry Rq Rpm Rp Rvm Rv

Ls 0,297 1,642 2,229 1,563 2,150 2,264 2,363 0,379 1,073 1,619 0,569 0,745

Ch 1,242 5,579 7,607 5,474 7,506 7,831 8,007 1,578 3,090 4,804 2,489 3,202

Md1 0,586 2,913 4,572 2,839 4,457 5,215 5,376 0,807 1,645 3,448 1,268 1,928

Md2 1,318 4,687 7,678 4,764 7,419 7,642 7,902 1,556 2,468 4,733 2,499 3,169

Esp 0,865 2,131 3,931 2,063 3,856 4,900 4,959 1,050 1,016 3,051 1,115 1,908

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Ls Esp Md1 Md2 Ch

Texturas

Ra

Rz (DIN)

Rmax

R3z

R3zmax

Rz (ISO)

Ry

Rq

Rpm

Rp

Rvm

Rv

Figura 9: Parâmetros de rugosidade

4.2 Diferenças colorimétricas

Na análise colorimétrica, os valores dos parâmetros L*a*b* foram obtidos através da média aritmética das

medições realizadas e encontram-se resumidos na Tabela 4.

Tabela 4 - Valores dos parâmetros cromáticos (L*, a* e b*).

Textura Espectrofotómetro TECHKON Processamento de imagem

L* a* b* L* a* b*

Ls 81,93 -0,35 9,03 81,75 0,65 2,19

Ch 80,17 -0,32 5,03 68,79 1,19 2,20

Md1 85,16 -0,01 4,97 76,17 0,77 1,6

Md2 83,74 0,09 5,14 73,78 0,84 1,72

Esp 86,26 0,03 6,73 83,99 0,72 1,58

Sl 90,29 -0,12 3,36 82,27 0,61 1,26

A análise dos dados colorimétricos (L*, a* e b*) demonstra que não existe uma correlação entre os valores

obtidos através do espectrofotómetro e com processamento de imagem. Este facto é particularmente relevante

para as superfícies mais rugosas e menos uniformes, pois para a superfície lisa (Ls) e com acabamento à esponja

(Esp) a correlação do parâmetro L* é elevada. Este facto demonstra que o espectrofotómetro não é indicado para

realizar medições colorimétricas em superfícies rugosas. A diferença colorimétrica (ΔE*), considerando como

amostra padrão a superfície livre (Sl) apresenta, de acordo com a Tabela 1 (ver Secção 0), a seguinte

classificação (Tabela 5):


7

Tabela 5 - Diferença total da cor (ΔE*) e respectiva classificação

Textura Diferenças colorimétricas (ΔE*) Classificação

Espectrofotómetro Processamentos

de imagem Espectrofotómetro

Processamentos

de imagem

Ls 10,00 1,07 Grande Pequena

Ch 10,25 13,53 Grande Muito grande

Md1 5,37 6,11 Facilmente distinguível Grande

Md2 6,84 8,51 Grande Grande

Esp 5,25 1,75 Facilmente distinguível Distinguível

4.3 Parâmetros de rugosidade versus diferenças colorimétricas

Os parâmetros de rugosidade que caracterizam as várias superfícies analisadas foram relacionados com as

diferenças colorimétricas, avaliadas com processamento de imagem. A classificação das diferenças

colorimétricas obtidas por processamento de imagem, das várias texturas analisadas, traduz melhor a realidade,

pois pode considerar-se uma avaliação continua, ao contrário do espectrofotómetro, que faz uma avaliação

discreta.

Os parâmetros de rugosidade que melhor se correlacionam com as diferenças colorimétricas registadas foram:

altura média pico-vale, Rz (DIN); a média da terceira altura pico-vale mais elevada, R3z; e altura média do pico,

Rpm; com coeficientes de correlação linear superiores a 0.93 (Figura 10).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Pa

râm

etr

os

de ru

go

sid

ad

e

∆E*

Rz (DIN)

R3z

Rpm

Linear (Rz (DIN))

Linear (R3z)

Linear (Rpm)

Figura 10. Correlação parâmetros de rugosidade diferenças colorimétricas

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste artigo, é apresentado um estudo sobre a influência da textura na cor das argamassas de reparação em

superfícies de betão à vista, que complementa um estudo anterior sobre a caracterização da cor de argamassas de

reparação. É proposto um método, em desenvolvimento, que recorre a um rugosímetro laser para caracterizar a

textura das superfícies, e a um espectrofotómetro e processamento de imagem para a avaliação colorimétrica das

superfícies.

A medição da textura de superfícies de forma quantitativa e precisa, com equipamentos específicos, apresenta

vantagens óbvias relativamente às abordagens visuais qualitativas. Na próxima etapa do estudo, será estudada a

caracterização de texturas em 3D, com laser-scanning e fotogrametria stereo.


8

A análise colorimétrica com processamento de imagem revelou ser adequada para o controlo da cor,

apresentando a sensibilidade necessária para: (i) detectar qualquer variação perceptível ao olho humano; e

(ii) para captar o efeito da textura na cor das superfícies. Os valores obtidos através do espectrofotómetro

demonstraram a inaptidão do equipamento para captar a influência da textura na percepção da cor de superfícies

rugosas.

6. AGRADECIMENTOS

O segundo autor agradece o apoio da Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), através da bolsa de pós-

doutoramento SFRH/BPD/102790/2014.

7. REFERÊNCIAS

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Mestrado, Faculdade de Arquitectura da Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, 2010.

[2] Siqueira, K. P. et al. – Principais metodologias de medição de estado de superfícies. Universidade Federal

do Paraná. Duritiba-PR, 2003.

[3] Santos, P.; Júlio, E. – Development of a Laser Roughness Analyser to Predict in Situ the Bond Strength of

Concrete-to-Concrete Interfaces. Construção Magazine, 2008, nº 60, pp. 29-37.

[4] Calil, L.F.P. - Estudo de caso para avaliação do tratamento dado á tecnologia de superfície no meio fabril.

2001. 155 p. Dissertação de Mestrado – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica,

Universidade Federal de Santa Catarina, 2001.

[5] Agostinho, O. L. et al. – Tolerâncias, ajustes, desvios e análise de dimensões., S. Paulo: Editora Edgard

Blucher. 2004.

[6] Lima Monteiro, D.W. et al. – Single-mask micro fabrication of aspherical optics using KOH anisotropic

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[7] Mummery, L. – Surface texture analysis – The handbook, Hommelwerke GmbH, Thyssen, 2000, 105 p.

[8] Minolta - Precise color communication: Color control perception to instrumentation. Japão: Minolta Co.

Ltd., 1998.

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2012 - 3rd International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting, Cape Town-South

Africa, September 5-7, 2012.

[10] Deutsches Institut fur Normung. DIN 6174: Farbmetrische Bestimmung von Farbabstanden bei

Korperfarben nach der CIELAB-Formel, Beuth Verlag, Berlim und Koln, 1979.

[11] European Committee for Standardization. EN 1015-2 Methods of test for mortar for masonry. Part 2: Bulk

sampling of mortars and preparation of test mortars, 1998.

[12] European Committee for Standardization. EN 1015-3 Methods of test for mortar masonry - Part 3:

Determination of consistence of fresh mortar (by flow table). Brussels, 1999.

[13] European Committee for Standardization. EN 1015-7 Methods of test for mortar masonry - Part 7:

Determination of air content of fresh mortar. Brussels, 1998.

[14] European Committee for Standardization. EN 1015-11 Methods of test for mortar masonry- Part 11:

Determination of flexural and compressive strength of hardened mortar, Brussels, 1999.

[15] American Society for testing and materials. ASTM 2244/84: Standard test method for calculation of colour

differences for instrumentally measured colour cordinates. Pennsylvania, 1984.

[16] ISO 10526:1999/ CIES005/E-1998 - CIE Standard Illuminants for Colorimetry.

[17] León, Katherine. et al. – Color measurement in L*a*b* units from RGB digital images. Science Direct.

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[18] Santos, P.; Júlio, E. – Comparison of Methods for Texture Assessment of Concrete Surfaces. ACI Materials

Journal, 2010.

[19] Miranda, J. - Argamassas de restauro para património do século XX em Betão. Tese de Doutoramento, em

Quaternário Materiais e Culturas, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro (UTAD) (em

desenvolvimento).

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